高强韧性金属及金属基复合材料零部件制备技术

成果编号：33889

价格：面议

完成单位：江苏海洋大学

单位类别：其他高校

完成时间：2022年

成熟程度：试生产阶段

服务产业领域：装备制造

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发布人：贺毅强离线

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广阔的应用前景。通过陶瓷颗粒增强可以提高材料的强硬度，但因陶瓷颗粒与金属基体之间的界面问题及热膨胀系数失配等使强韧性降低，导致强度-塑性倒置关系。克服陶瓷增强颗粒与金属基体间的界面问题和热膨胀系数失配问题，打破传统强度-塑性倒置关系是颗粒增强金属基复合材料的共性科学难题，制约着该类材料的广泛应用，是行业性共性问题。本成果采用高熵合金颗粒作为金属基复合材料的增强颗粒，可克服陶瓷颗粒带来的界面问题与热膨胀系数失配问题，打破强度-塑性倒置关系，实现材料强韧化和高性能化。高熵合金具备高强度、高硬度、高模量、高热稳定性，同时具备金属属性，与金属基体之间可形成扩散型界面改善界面结合，与金属基体具有相近的热膨胀系数，可实现提高材料强度的同时保持良好的塑韧性。本成果选用纳米析出强化的的高熵合金新型材料作为增强颗粒，并采用自主研发的多层喷射共沉积-旋球同步微锻技术，设计颗粒增强相的多层级结构，借助高熵合金自韧化效应及层级结构基本组元的变形协调作用，实现金属基复合材料的强韧化。成果有助于丰富金属材料的形变理论，提供了颗粒增强金属基复合材料强韧化的新思路和新途径，而且可为颗粒增强复合材料的广泛应用提供理论支撑和实验依据。成果研究航天航空、交通和国防领域有巨大应用潜力的颗粒增强金属基复合材料，基于强度-塑性倒置关系这一瓶颈，完善和发展高强韧性金属基复合材料的制备工艺和基于高熵合金自韧化效应、层级结构基本组元变形协调的强韧化机制，提高材料强韧性，对推动金属及金属基复合材料制备工艺的转型升级，拓展其在航空航天、交通领域的应用能发挥关键作用。

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成果介绍

科技计划：地市级：连云港市科技计划

成果形式：新技术、新材料

合作方式：技术转让、技术开发、技术咨询、技术服务

参与活动： 2022年高校院所服务苏北五市产学研合作对接活动

专利情况：未申请专利

成果简介

综合介绍

创新要点

1）本成果综合晶粒控制、增强颗粒-基体扩散型界面、非均匀复合构型条件下的强韧化机制。通过微结构调控，实现非均匀复合构型，充分发挥不同组元、不同构型之间的协调、耦合机制，在提高材料强度和刚度的同时保持材料的塑韧性和损伤容限，可实现材料强度提高的同时保持较好的塑韧性。（2）在工艺技术方面，本成果采用具有自主知识产权的多层喷射共沉积-旋球同步微缎技术，制备加工颗粒增强金属基复合材料。可以调控HEA增强颗粒的含量、分布，进行同步原位微锻逐层致密实现材料整体致密，降低致密工艺难度，提高材料的强度和塑韧性；实现对增强颗粒和弥散粒子分布的调控，实现弥散粒子网状分布、HEA颗粒胞状分布、HEA-金属基胞状组织层状分布的非均匀复合构型，有助于提高材料的强韧性。（3）在材料设计方面，本成果将极具工业应用前景的高熵合金新型材料设计为增强颗粒，以求实现铝基复合材料的高性能化。克服传统陶瓷颗粒增强金属基基复合材料的低塑韧性，提高材料的强度、塑韧性。

技术指标

成果可应用于制备高性能金属及金属基复合材料粉末冶金零部件，如应用于交通领域的变速箱、发动机、底盘的粉末冶金零部件，电力工业中用于制造电机、变压器等电器设备的铁芯、电子工业中的各种磁性元件，冰箱、空调等使用压缩机零部件等以及航空航天领域中要求高比强度、高比刚度和高强韧性的零部件。

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